Đánh Giá Biến Đổi Hình Thái và Tính Chất Hóa Học Đất Phèn Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Lời cảm ơn

Tóm tắt

Abstract

Lời cam kết kết quả

Mục lục

Danh sách hình

Danh sách bảng

Danh mục từ viết tắt

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

1.1. Mục tiêu chung

1.2. Mục tiêu cụ thể

1.3. Nội dung nghiên cứu

1.4. Ý nghĩa của luận án

1.4.1. Ý nghĩa khoa học

1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn

1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5.1. Đối tượng nghiên cứu

1.5.2. Phạm vi nghiên cứu

1.6. Những điểm mới của luận án

2. CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan nghiên cứu về đất phèn

2.1.1. Khái niệm đất phèn

2.1.2. Quá trình hình thành và phát triển đất phèn

2.1.3. Sự phân bố đất phèn

2.2. Phân loại đất phèn

2.2.1. Phân loại đất phèn trên thế giới

2.2.2. Phân loại đất phèn ở Việt Nam và ĐBSCL

2.3. Đặc tính hóa học của đất phèn ĐBSCL

2.3.1. pH đất phèn

2.3.2. Chất hữu cơ trong đất phèn

2.3.3. Đạm trong đất phèn

2.3.4. Lân trong đất phèn

2.3.5. Các Cation trao đổi trong đất phèn

2.3.6. Độc tố nhôm và sắt trong đất phèn

2.4. Khả năng cung cấp dưỡng chất NPK trên đất phèn trồng lúa

2.4.1. Khả năng cung cấp N trên đất phèn trồng lúa

2.4.2. Khả năng cung cấp P trên đất phèn trồng lúa

2.4.3. Khả năng cung cấp K trên đất phèn trồng lúa

2.4.4. Cải thiện hiệu quả sử dụng phân lân với công nghệ Polymer

2.4.5. Cung cấp cân đối, hiệu quả và đủ các yếu tố N, P, K cho lúa

2.5. Đặc điểm vùng nghiên cứu

2.5.1. Đặc điểm vùng Tứ Giác Long Xuyên

2.5.2. Đặc điểm vùng Đồng Tháp Mười

2.5.3. Đặc điểm vùng Bán Đảo Cà Mau

2.5.4. Đặc điểm vùng trũng Tây Nam sông Hậu

3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Vật liệu nghiên cứu

3.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu

3.3. Khí tượng thủy văn, hệ thống canh tác và lịch thời vụ vùng khảo sát đất phèn

3.4. Đặc tính đất thí nghiệm

3.5. Phương pháp nghiên cứu

3.5.1. Nội dung 1: Phương pháp điều tra, khảo sát đất

3.5.2. Nội dung 2: Phương pháp xác định nhu cầu NPK cho lúa trên đất phèn

3.5.3. Nội dung 3: Phương pháp đánh giá hiệu quả của Avail

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN

4.1. Sự thay đổi hình thái phẫu diện và tính chất hóa học đất phèn ĐBSCL sau thời gian 20 năm sử dụng

4.1.1. Sự thay đổi hình thái phẫu diện đất phèn ĐBSCL

4.1.1.1. Hình thái phẫu diện đất phèn Hồng Dân-Bạc Liêu năm (2015 so 1992)

4.1.1.2. Hình thái phẫu diện đất phèn Phụng Hiệp-Hậu Giang năm (2015 so 1992)

4.1.1.3. Hình thái phẫu diện đất phèn Tân Thạnh-Long An năm (2015 so 1992)

4.1.1.4. Hình thái phẫu diện đất phèn Thạnh Hóa-Long An năm (2015 so 1992)

4.1.1.5. Hình thái phẫu diện đất phèn Tân Phước-Tiền Giang (2015 so 1992)

4.1.2. Sự thay đổi đặc tính hóa học đất phèn ĐBSCL

4.1.2.1. Độ dẫn điện trong đất (EC: Electrical conductivity)

4.1.2.2. Acid tổng trong đất

4.1.2.3. Nhôm trao đổi trong đất

4.1.2.4. Sắt tự do

4.1.2.5. Chất hữu cơ trong đất

4.1.2.6. Đạm tổng số trong đất

4.1.2.7. Lân tổng số trong đất

4.1.2.8. Lân dễ tiêu trong đất

4.1.2.9. Kali trao đổi trong đất

4.1.2.10. Natri trao đổi trong đất

4.1.2.11. Canxi trao đổi trong đất

4.1.2.12. Thành phần cơ giới đất

4.2. Khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn ĐBSCL

4.2.1. Ảnh hưởng phân N, P và K đến năng suất, hàm lượng và hấp thu NPK của lúa vụ HT

4.2.1.1. Ảnh hưởng phân N, P và K đến năng suất lúa vụ HT

4.2.1.2. Đáp ứng năng suất lúa bởi dưỡng chất N, P, K vụ HT

4.2.1.3. Ảnh hưởng phân NPK đến hàm lượng N, P và K của lúa vụ HT

4.2.1.4. Ảnh hưởng phân NPK đến hấp thu N, P, và K của lúa vụ HT

4.2.2. Ảnh hưởng phân N, P và K đến năng suất, hàm lượng và hấp thu NPK của lúa vụ ĐX

4.2.2.1. Ảnh hưởng phân N, P và K đến năng suất lúa vụ ĐX

4.2.2.2. Đáp ứng năng suất lúa bởi dưỡng chất N, P, K vụ ĐX

4.2.2.3. Ảnh hưởng phân NPK đến hàm lượng N, P và K của lúa vụ ĐX

4.2.2.4. Ảnh hưởng phân NPK đến hấp thu N, P, và K của lúa vụ ĐX

4.2.3. Khả năng cung cấp dinh dưỡng N, P, và K cho lúa từ đất

4.3. Hiệu quả sử dụng phân lân dạng DAP phối trộn Avail cho lúa trên đất phèn ĐBSCL

4.3.1. Ảnh hưởng bón phân lân dạng DAP phối trộn Avail đến năng suất, hàm lượng và hấp thu lân trên cây lúa vụ HT

4.3.1.1. Ảnh hưởng bón phân lân phối trộn Avail đến năng suất lúa vụ HT

4.3.1.2. Ảnh hưởng bón phân lân phối trộn Avail đến hàm lượng và hấp thu lân trên cây lúa vụ HT

4.3.2. Ảnh hưởng bón phân lân dạng DAP phối trộn Avail đến năng suất, hàm lượng và hấp thu lân trên cây lúa vụ ĐX

4.3.2.1. Ảnh hưởng bón phân lân phối trộn Avail đến năng suất lúa vụ ĐX

4.3.2.2. Ảnh hưởng bón phân lân phối trộn Avail đến hàm lượng và hấp thu lân trên cây lúa vụ ĐX

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

5.1. Đề nghị

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

I. Tổng Quan Về Đất Phèn ĐBSCL Đặc Điểm và Tầm Quan Trọng

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một trong những vựa lúa lớn nhất của Việt Nam, nhưng cũng là khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề bởi đất phèn. Đất phèn ĐBSCL có những đặc điểm riêng biệt về hình thái và tính chất hóa học, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cây trồng, đặc biệt là lúa. Việc đánh giá đất phèn và hiểu rõ các biến đổi của nó là vô cùng quan trọng để đưa ra các giải pháp quản lý và cải tạo hiệu quả, đảm bảo an ninh lương thực và sinh kế cho người dân. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) đã chỉ ra sự thay đổi đáng kể về hình thái và tính chất hóa học của đất phèn sau 20 năm canh tác. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc cập nhật và điều chỉnh các biện pháp canh tác phù hợp.

1.1. Khái niệm và quá trình hình thành đất phèn ở ĐBSCL

Đất phèn là loại đất chứa nhiều khoáng vật pyrite (FeS2), khi bị oxy hóa sẽ tạo ra acid sulfuric, làm giảm pH đất xuống rất thấp. Quá trình hình thành đất phèn ở ĐBSCL gắn liền với sự bồi tụ phù sa từ sông Mekong và sông Cửu Long, kết hợp với điều kiện ngập úng và sự phân hủy chất hữu cơ trong môi trường yếm khí. Theo thời gian, các khoáng vật pyrite tích tụ và tạo thành các tầng phèn tiềm tàng. Khi bị khai phá và canh tác, các tầng phèn tiềm tàng này bị oxy hóa, gây ra hiện tượng phèn hoạt động, ảnh hưởng tiêu cực đến cây trồng.

1.2. Phân bố đất phèn và ảnh hưởng đến nông nghiệp ĐBSCL

Đất phèn phân bố rộng khắp ĐBSCL, tập trung chủ yếu ở các tỉnh như Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp, An Giang, Kiên Giang và Cà Mau. Sự phân bố này ảnh hưởng lớn đến cơ cấu cây trồng và phương thức canh tác của người dân. Các vùng đất phèn thường có năng suất lúa thấp hơn so với các vùng đất khác, đồng thời đòi hỏi các biện pháp quản lý và cải tạo đặc biệt để giảm thiểu tác động tiêu cực của độ chua đất phèn và độc tính của đất phèn.

II. Thách Thức Biến Đổi Hình Thái và Tính Chất Hóa Học Đất Phèn

Canh tác lâu năm trên đất phèn dẫn đến những biến đổi đáng kể về hình thái và tính chất hóa học của đất. Sự thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và năng suất lúa. Các vấn đề chính bao gồm sự gia tăng độ chua đất phèn, tích tụ các độc tố như nhôm và sắt, suy giảm chất hữu cơ và dinh dưỡng dễ tiêu. Việc đánh giá chất lượng đất phèn định kỳ là cần thiết để theo dõi các biến đổi này và đưa ra các biện pháp can thiệp kịp thời. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) đã chỉ ra sự gia tăng đáng kể của canxi trao đổi trong đất phèn sau 20 năm canh tác, cho thấy tác động của các biện pháp cải tạo đất.

2.1. Sự thay đổi hình thái phẫu diện đất phèn sau 20 năm canh tác

Nghiên cứu cho thấy sau 20 năm canh tác, tầng đất canh tác phát triển hơn, xuất hiện các đốm rỉ theo ống rễ. Tầng tích tụ B có sự trực di hữu cơ dạng humic và trực di sét, màu sắc các đốm rỉ sẫm màu hơn, rõ nét nhất là đốm Jarosite đang chuyển màu. Tuy nhiên, tên đất theo FAO-WRB không thay đổi do dựa vào tầng chẩn đoán sunfuric và vật liệu chẩn đoán sunfidic. Điều này cho thấy sự biến đổi về hình thái diễn ra chậm và cần có các nghiên cứu dài hạn hơn để đánh giá đầy đủ.

2.2. Biến động tính chất hóa học đất phèn pH độc tố và dinh dưỡng

Giá trị pH đất không biến động nhiều, tầng đất canh tác được đánh giá ở mức chua đến rất chua. Các độc tố trong đất như acid tổng, nhôm trao đổi Al3+ và sắt tự do Fe2O3 ở tầng đất mặt đang ở mức trung bình đến cao. Canxi trao đổi trong tất cả các điểm khảo sát đất phèn đều tăng từ 4 đến 7 lần sau 20 năm canh tác. Đạm tổng số tầng đất canh tác được đánh giá mức trung bình, hàm lượng lân dễ tiêu và kali trao đổi luôn ở mức thấp. Sự biến động này đòi hỏi các biện pháp quản lý dinh dưỡng phù hợp để đảm bảo năng suất lúa.

III. Phương Pháp Đánh Giá và Quản Lý Đất Phèn Hiệu Quả Tại ĐBSCL

Để quản lý đất phèn hiệu quả, cần có các phương pháp đánh giá đất phèn chính xác và các biện pháp cải tạo phù hợp. Các phương pháp đánh giá đất phèn bao gồm phân tích hình thái phẫu diện, xác định các tính chất hóa học (pH, EC, hàm lượng độc tố, dinh dưỡng), và sử dụng các công cụ GIS để lập bản đồ phân bố đất phèn. Các biện pháp cải tạo đất phèn bao gồm bón vôi, sử dụng phân hữu cơ, quản lý nước hợp lý, và lựa chọn giống lúa chịu phèn. Việc kết hợp các phương pháp này sẽ giúp cải thiện độ phì nhiêu đất phèn và nâng cao năng suất cây trồng.

3.1. Ứng dụng GIS trong đánh giá và lập bản đồ đất phèn

Ứng dụng GIS (Geographic Information System) cho phép đánh giá đất phèn một cách nhanh chóng và chính xác trên diện rộng. GIS có thể tích hợp các dữ liệu về địa hình, địa chất, khí hậu, và các tính chất đất để tạo ra các bản đồ phân bố đất phèn chi tiết. Các bản đồ này giúp các nhà quản lý và người dân có cái nhìn tổng quan về tình hình đất phèn trong khu vực, từ đó đưa ra các quyết định quản lý và sử dụng đất hợp lý.

3.2. Biện pháp cải tạo đất phèn Bón vôi hữu cơ và quản lý nước

Bón vôi là biện pháp quan trọng để nâng cao pH đất phèn và giảm độc tính của nhôm và sắt. Sử dụng phân hữu cơ giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và dinh dưỡng, đồng thời cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu cho cây trồng. Quản lý nước hợp lý, bao gồm việc tưới tiêu và thoát nước, giúp kiểm soát quá trình oxy hóa pyrite và giảm thiểu sự hình thành acid sulfuric. Kết hợp các biện pháp này sẽ giúp cải thiện độ phì nhiêu đất phèn và tạo điều kiện cho cây trồng phát triển tốt.

IV. Nghiên Cứu Khả Năng Cung Cấp Dưỡng Chất NPK Cho Lúa Trên Đất Phèn

Nghiên cứu về khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn là rất quan trọng để xác định nhu cầu phân bón và tối ưu hóa năng suất. Đất phèn thường nghèo dinh dưỡng, đặc biệt là lân và kali, đồng thời khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây trồng bị hạn chế do độ chua đất phèn và độc tố. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) đã sử dụng phương pháp quản lý dưỡng chất theo điểm chuyên biệt (SSNM) để đánh giá khả năng cung cấp NPK cho lúa trên đất phèn điển hình ở ĐBSCL.

4.1. Đánh giá khả năng cung cấp NPK bằng phương pháp SSNM

Phương pháp SSNM (Site Specific Nutrient Management) cho phép xác định nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng dựa trên đặc điểm cụ thể của từng vùng đất và điều kiện canh tác. Phương pháp này sử dụng các thí nghiệm đồng ruộng để đánh giá khả năng cung cấp NPK của đất và xác định lượng phân bón cần thiết để đạt năng suất tối ưu. Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng cung cấp N cho lúa vụ hè thu thấp hơn vụ đông xuân, trong khi khả năng cung cấp P và K tương đối ổn định.

4.2. Ảnh hưởng của phân bón NPK đến năng suất và hấp thu dinh dưỡng

Nghiên cứu cho thấy việc bón phân NPK có ảnh hưởng lớn đến năng suất và hấp thu dinh dưỡng của lúa trên đất phèn. Bón đủ lượng NPK giúp cây lúa phát triển khỏe mạnh, tăng khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi của đất phèn, và đạt năng suất cao. Tuy nhiên, cần bón phân cân đối và hợp lý để tránh gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) cũng đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phân lân dạng DAP phối trộn Avail để tăng khả năng hấp thu lân của cây lúa.

V. Giải Pháp Cải Thiện Hiệu Quả Sử Dụng Phân Lân Trên Đất Phèn

Một trong những thách thức lớn trong canh tác lúa trên đất phèn là sự cố định lân do nhôm và sắt trong đất. Điều này làm giảm hiệu quả sử dụng phân lân và gây lãng phí. Để giải quyết vấn đề này, cần có các giải pháp cải thiện hiệu quả sử dụng phân lân, chẳng hạn như sử dụng các loại phân lân dễ tiêu, bón phân lân vào thời điểm thích hợp, và sử dụng các chất phụ gia giúp giảm sự cố định lân. Nghiên cứu của Trần Văn Hùng (2022) đã đánh giá hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm Avail để tăng khả năng hấp thu lân của cây lúa.

5.1. Đánh giá hiệu quả của Avail trong việc tăng hấp thu lân

Chế phẩm Avail là một loại polymer có khả năng bao bọc các ion nhôm và sắt, ngăn chặn chúng cố định lân. Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng phân lân phối trộn Avail có thể tăng khả năng hấp thu lân của cây lúa, đặc biệt là trên các vùng đất phèn có hàm lượng nhôm và sắt cao. Tuy nhiên, hiệu quả của Avail có thể khác nhau tùy thuộc vào loại đất và điều kiện canh tác.

5.2. Giảm lượng phân lân bón nhờ sử dụng Avail

Một số nghiên cứu cho thấy việc sử dụng phân lân phối trộn Avail có thể giúp giảm lượng phân lân bón mà vẫn đảm bảo năng suất lúa. Điều này giúp tiết kiệm chi phí sản xuất và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định lượng phân lân tối ưu khi sử dụng Avail và đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sử dụng chế phẩm này.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Đất Phèn ĐBSCL

Nghiên cứu về đất phèn ở ĐBSCL đã cung cấp những thông tin quan trọng về sự biến đổi hình thái và tính chất hóa học của đất, khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, và các giải pháp cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn, chẳng hạn như tác động của biến đổi khí hậu đến đất phèn, các biện pháp quản lý đất phèn bền vững, và vai trò của các giống lúa chịu phèn trong việc đảm bảo an ninh lương thực. Việc tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu đất phèn là rất quan trọng để phát triển nông nghiệp bền vững ở ĐBSCL.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra sự thay đổi về hình thái và tính chất hóa học của đất phèn sau 20 năm canh tác, đồng thời đánh giá khả năng cung cấp NPK cho lúa và hiệu quả của việc sử dụng phân lân phối trộn Avail. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong việc đưa ra các khuyến cáo về quản lý và cải tạo đất phèn phù hợp, giúp nâng cao năng suất lúa và cải thiện sinh kế cho người dân.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo về quản lý đất phèn bền vững

Các hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến đất phèn, phát triển các biện pháp quản lý đất phèn bền vững, và nghiên cứu các giống lúa chịu phèn có năng suất cao và chất lượng tốt. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về kinh tế và xã hội để đánh giá hiệu quả của các biện pháp quản lý đất phèn và đảm bảo tính bền vững của các giải pháp này.

Đánh Giá Sự Thay Đổi Hình Thái Phẫu Diện và Tính Chất Hóa Học Đất Phèn Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long